壓力容器強度設計
強度設計的目的是使容器的兩個主應力方向(環向、軸向)達到等強度。而這一等強度是通過合理的環向纖維和縱向纖維用量的配比來實現的。
1、基本假設
(1)纏繞工藝在整個容器上連續進行,纖維的分布是均勻對稱的;
(2)容器的強度全部由纖維的拉伸強度來提供,樹脂僅起粘結定位作用,使纖維強度充分發揮。樹脂的碎裂發生在纖維的斷裂之后,即是說,在玻璃鋼中,樹脂的破壞是隨纖維的斷裂而發生;
?。?)容器是薄壁的,沒有彎曲應力,全部纖維在相同的拉應力下工作;
?。?)容器由環向和縱向纏繞組成,環向纖維只在筒體圓柱部分進行。因此,頭部的經緯向強度全部由縱向纏繞纖維承擔,纏繞形式或順序對纖維強度的發揮沒有影響。
2、計算公式及符號
符號:
f―――每束纖維的平均強力 公斤/束
N1、N2―――環向及縱向纏繞膠帶的纖維束數 束/條
m―――環向纏繞的膠帶密度 條/厘米
m―――環向纏繞總層數 層
M―――縱向纏繞一個循環(在橫截面內為于二層交叉纖維層)的總膠帶條數 條
J0―――筒身橫截面縱向纏繞的總循環數 循環
α―――縱向纖維與母線的夾角(即纏繞角) 度
PB―――容器的極限承裁內壓力 公斤/厘米2
P0―――內襯的極限承載內壓力 公斤/厘米2
R0―――向襯半徑 厘米
環向層數計算公式:
1、基本假設
(1)纏繞工藝在整個容器上連續進行,纖維的分布是均勻對稱的;
(2)容器的強度全部由纖維的拉伸強度來提供,樹脂僅起粘結定位作用,使纖維強度充分發揮。樹脂的碎裂發生在纖維的斷裂之后,即是說,在玻璃鋼中,樹脂的破壞是隨纖維的斷裂而發生;
?。?)容器是薄壁的,沒有彎曲應力,全部纖維在相同的拉應力下工作;
?。?)容器由環向和縱向纏繞組成,環向纖維只在筒體圓柱部分進行。因此,頭部的經緯向強度全部由縱向纏繞纖維承擔,纏繞形式或順序對纖維強度的發揮沒有影響。
2、計算公式及符號
符號:
f―――每束纖維的平均強力 公斤/束
N1、N2―――環向及縱向纏繞膠帶的纖維束數 束/條
m―――環向纏繞的膠帶密度 條/厘米
m―――環向纏繞總層數 層
M―――縱向纏繞一個循環(在橫截面內為于二層交叉纖維層)的總膠帶條數 條
J0―――筒身橫截面縱向纏繞的總循環數 循環
α―――縱向纖維與母線的夾角(即纏繞角) 度
PB―――容器的極限承裁內壓力 公斤/厘米2
P0―――內襯的極限承載內壓力 公斤/厘米2
R0―――向襯半徑 厘米
環向層數計算公式:
![]()
當內襯強度P0=0時(如采用橡膠內襯時P0≈0),式(6-1)變為:
![]()
縱向纏繞循環數的計算公式:

當P0=0時,式(6-3)變為:
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式中k―――縱向纖維強度利用系數,通常取k=0.7-0.8 。
3、接嘴強度計算公式
接嘴如下圖所示。
符號:

σB―――材料的屈服極限 公斤/厘米2
τB―――材料的剪切強度 公斤/厘米2
D―――接嘴底盤直徑 厘米
φ―――接嘴管壁內徑 厘米
t―――接嘴管壁厚度 厘米
δ―――接嘴根部底盤厚度 厘米
PB―――容器的破壞壓力 公斤/厘米2
d―――接嘴管壁外徑 厘米
接嘴底盤大小必須滿足:
D≥1.5d
接嘴管壁厚度:
![]()
接嘴根部底盤厚度:











































